علماء يطورون صيغة جديدة لتحقيق كفاءة الطاقة في الروبوتات

قام علماء الجيش بتطوير صيغة جديدة توفر رؤية جديدة حول كيفية بناء روبوتات ذات ساقين كفاءة في استهلاك الطاقة.

نشرت الدراسة في PLOS One. 

تغيير تطوير مركبات الجيش

قيادة تطوير القدرات القتالية للجيش الأمريكي، أو DEVCOM، إلى جانب معمل الأبحاث التابع للجيش، الدكتور ألكسندر كوت، وشان جارت، وجايسون بوسي، يأتي ب أفكار جديدة ل بناء منصات روبوتية ذات ساقين ذاتية الحكم. ويركز الفريق على جعلها تعمل بكفاءة مثل أي نظام متنقل أرضي آخر. 

يمكن أن تغير استخدام هذه الأنظمة تطوير مركبات الجيش، ووفقًا للعلماء، لا يزالون لا يعرفون لماذا تناسب الأنظمة ذات الساقين والأنظمة ذات العجلات والمسارات نفس المنحنى، ولكن الاكتشافات الجديدة هي خطوة إلى الأمام.

“إذا وجد مطورو المركبات أن تصميمًا معينًا يتطلب المزيد من القوة مما هو ممكن مع وجود مجموعة من القيود العملية، يمكن للصيغة الجديدة الإشارة إلى احتياجات محددة لتحسين نقل الطاقة وتوليدها، أو لإعادة التفكير في متطلبات الكتلة والسرعة للمركبة،” قال جارت.

تطوير الصيغة الجديدة

استوحى العلماء صيغة من الثمانينيات التي تظهر العلاقات بين الكتلة والسرعة وإنفاق الطاقة للحيوانات، وقاموا بتطوير صيغة جديدة يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الأنظمة ذات الساقين والعجلات والمسارات، مثل الروبوتات الأرضية.

يعتقد الفريق أنهم هم أول من جمع البيانات ودراسة العلاقات التي تظهر من هذه البيانات، على الرغم من أن هذه البيانات متاحة منذ 30 عامًا. تظهر النتائج أن الأنظمة ذات الساقين تكون بنفس الكفاءة مثل الأنظمة ذات العجلات والمسارات.

يعمل كوت كعالم رئيسي في المعمل.

“في عالم مركبات القتال الجوي غير المأهولة والذخائر الذكية، هناك دور متزايد للمشاة الذين يمكنهم التقدم، غالبًا لعدة أيام، والهجوم في التضاريس الأكثر تشويشًا مثل الجبال والغابات الكثيفة والبيئات الحضرية،” قال كوت. “ذلك لأن مثل هذه التضاريس توفر أكبر غطاء وخداع ضد الطائرات غير المأهولة. هذا بدوره ي đòi أن يكون للمشاة مركبات قادرة على الحركة بسهولة في مثل هذه التضاريس المتكسرة. المركبات ذات الساقين – ربما ذاتية الحكم – ستكون مفيدة جدًا.”

كفاءة الطاقة

وفقًا لكوت، أحد مشاكل الروبوتات ذات الساقين هو أنها تبدو لها كفاءة طاقة رديئة، ويمكن أن يحد هذا التعاون مع الجنود.

“خلال الثلاثين عامًا الماضية، تعامل علماء الجيش الأمريكي مع عدد من التحديات في تطوير المركبات المستقلة،” قال كوت. “المركبات الأرضية التي تتحرك على العجلات أو المسارات، والمركبات الجوية التي تشبه الطائرات الصغيرة التي نسميها جناحًا ثابتًا والهليكوبترات الصغيرة، التي نسميها دوارة، أصبحت الآن أكثر هدوءًا وأسهل في التكامل مع تشكيلات القوات. لكن بالنسبة للأنظمة ذات الساقين، لا يزال هناك العديد من العوائق، وأكبرها هو جعلها كفاءة في استهلاك الطاقة.”

لا يستطيع الجنود تحمل وقود أو بطاريات للروبوتات “عطasha” ذات الساقين.

مع الصيغة الجديدة، اكتشف الفريق أن منصات الروبوتات ذات الساقين التي تصنعها البشر يجب أن تكون بنفس الكفاءة مثل الأنظمة ذات العجلات والمسارات.

جمعت الفريق بيانات متنوعة لأنظمة النقل الأرضي ودرست أنظمة متكاملة مثل فورد موديل تي.

وفقًا لجارت، سيساعد البحث مصممي المركبات على تحديد التبادل بين القوة والسرعة والكتلة لمركبات الروبوتات الأرضية المستقبلية لأغراض الدفاع.

يمكن للصيغة أيضًا تقدير كمية الطاقة المطلوبة من قبل المركبة.

“يجب على الجيش تطوير أهداف قابلة للتحقيق ومبتكرة للتجارة بين القوة والسرعة والكتلة لمركبات الروبوتات الأرضية المستقبلية،” قال كوت. “من غير المرغوب فيه أن تقوم على أساس الخبرة الحالية، لأن المعدات العسكرية غالبًا ما يتم تطويرها واستخدامها لعدة سنوات وربما عقود؛ لذلك، يجب على مصممي المعدات أن يقوموا بتحديد أهدافهم – منافسة وقابلة للتحقيق – على أساس الفرص التكنولوجية المستقبلية التي لا يتم فهمها بالكامل في وقت التصميم.”